Однокамерное, двухкамерное или с двойной изоляцией: как выбрать устройство для замены диафрагмы

Коротко: во всех трёх конструкциях принцип измерения одинаков, а выбор определяется тем, при каких условиях можно добраться до диафрагмы. Однокамерного устройства достаточно там, где участок трубопровода с устройством можно отсечь и сбросить давление для замены диафрагмы либо перевести поток на байпас или резервную измерительную линию. Двухкамерное устройство рассматривают, когда диафрагму нужно осматривать и менять без остановки потока. Двухкамерное устройство с двойной изоляцией нужно, если политика изоляции на объекте требует подтверждённой изоляции — двух независимых барьеров и дренажа между ними — до вскрытия камеры, в которой находится диафрагма.

Этот ответ справедлив, когда понятны частота замены диафрагмы, стоимость простоя и неучтённого времени и стандарт изоляции объекта. Три конструкции не являются синонимами: самая частая ошибка — считать, что любое двухкамерное устройство обеспечивает двойную изоляцию. Как менять диафрагму под давлением, в статье не рассматривается: операции, последовательность работы с клапанами, проверки и блокировка выполняются компетентным персоналом по руководству производителя и утверждённой процедуре объекта.

Чем различаются три конструкции: доступ к диафрагме и граница изоляции

В однокамерном устройстве диафрагма находится в одной камере, открытой давлению трубопровода, и извлекается через крышку на корпусе. По сравнению с парой фланцев для диафрагмы преимущество в том, что фланцы разъединять не нужно. Однако перед открытием крышки участок трубопровода с устройством необходимо отсечь арматурой и сбросить давление. Точка учёта в это время не работает; если поток должен продолжаться, его переводят на байпас или резервную измерительную линию. Иными словами, граница изоляции находится в обвязке объекта, а не внутри устройства.

В двухкамерном устройстве в корпусе есть вторая, сервисная камера. Диафрагму поднимают в неё при давлении в трубопроводе; камеру отделяют от линии запорным элементом и стравливают, после чего диафрагму извлекают. Поток не прерывается. Часто упускают из виду: пока диафрагма находится в сервисной камере, сужения в потоке нет, перепад давления не возникает, и этот короткий интервал остаётся неучтённым. Порядок его учёта должен определяться методикой измерений узла и, если применимо, договором коммерческого учёта.

Устройство с двойной изоляцией добавляет между сервисной камерой и трубопроводом два независимых барьера и дренажную точку между ними; такая схема называется двойным запиранием с дренажом (DBB). Разница не только в числе барьеров: после стравливания полости между ними можно проследить, не растёт ли давление снова, и тем самым подтвердить эффективность изоляции до вскрытия камеры.

Что означает подтверждённая изоляция и чего она не означает

Руководство HSG253 британского надзорного органа HSE делит методы изоляции на три категории: категория I — позитивная изоляция (физическое разъединение), категория II — подтверждённая изоляция, категория III — неподтверждённая изоляция. Категория II — это изоляция арматурой, при которой эффективность закрытия можно проверить через дренажные или сбросные точки до начала вскрытия. В руководстве отмечено, что методы внутри этой категории не равноценны: механическая надёжность наибольшая у DBB и наименьшая у одинарного запирания с дренажом.

Согласно документу EPS Leading, устройство с двойной изоляцией meter2di соответствует HSG253 и отнесено к категории II подтверждённой изоляции по методу DBB; подтверждение наглядно показывают манометры HP и LP, а валы клапанов и внутренней камеры можно заблокировать. Это классификация конструкции, а не доказательство того, что конкретная изоляция на площадке безопасна. HSG253 подчёркивает, что любой метод изоляции может отказать и что результат зависит не только от оборудования, но и от идентификации, фиксации и проверки каждой точки изоляции и от контроля работ. Требуемую категорию изоляции определяют оценка рисков и стандарт изоляции объекта, а не само устройство.

Таблица: область применения и ожидания по обслуживанию

Однокамерное, двухкамерное устройство и устройство с двойной изоляцией: область применения и обслуживание

Таблица даёт общее сравнение конструкций; детали зависят от изделия, определяющим является документация производителя. Простота однокамерной конструкции — реальное преимущество: чем меньше подвижных деталей и уплотнений, тем меньше позиций обслуживания. Двухкамерные устройства и устройства с двойной изоляцией берут на себя обслуживание дополнительных механизмов в обмен на доступ к диафрагме без останова.

Шесть вопросов, которые меняют выбор

Как часто будут извлекать диафрагму?

Диафрагму извлекают по двум причинам: периодический осмотр (острота кромки, плоскостность, отложения, износ) и переход на другой диаметр отверстия при изменении диапазона расхода. На узле, где расход заметно колеблется по сезонам, может понадобиться несколько замен в год; организовывать для каждой останов или байпас — дополнительная нагрузка на эксплуатацию, и двухкамерная конструкция становится предпочтительнее. В аннотации к API MPMS 14.3.2 указано, что для достижения наименьшей неопределённости, помимо правильного проектирования, нужны правильное применение и обслуживание измерительной системы, а сам стандарт обслуживание напрямую не охватывает; интервал осмотров определяют процедура объекта и, если применимо, договор.

Есть ли байпас или резервная измерительная линия?

При наличии байпаса однокамерного устройства часто достаточно, но отдельно нужно выяснить, является ли байпас неучтённым. На узле коммерческого учёта неучтённый байпас может быть неприемлем, если он не предусмотрен договором. При резервной измерительной линии поток переводят на неё, и однокамерное устройство вполне подходит; если резервной линии нет и её пришлось бы строить, эти затраты следует сравнить с дополнительной стоимостью двухкамерного устройства.

Сколько стоят простой и неучтённое время?

Стоимость простоя — это не только недопоставка: учитываются сброс давления на участке и обращение со стравленным газом, наряды-допуски и персонал, время повторного набора давления и пуска. Если плановые остановы уже есть и осмотр диафрагмы укладывается в эти окна, простота однокамерной конструкции идёт эксплуатации на пользу. Если окна остановов редки или отсутствуют, доступ к диафрагме без останова становится важным.

Чего требует политика изоляции объекта?

На этот вопрос служба метрологии одна не ответит. HSG253 рекомендует выбирать итоговый метод изоляции по оценке рисков и применять метод более высокой надёжности, если он доступен и его применение разумно осуществимо. На практике нужно выяснить: допускается ли перед вскрытием камеры под давлением один барьер с дренажом или требуется подтверждённое двойное запирание с дренажом? Каковы требования к блокировке/маркировке и наряду-допуску, будут ли фиксироваться показания манометров, куда отводится стравленный газ? Куда стандартное двухкамерное устройство попадает в собственной классификации объекта, также должен оценить ответственный за изоляцию.

Какие варианты открывают класс давления и диаметр?

Не каждый тип устройства выпускается во всех сочетаниях диаметра и класса давления; при высоких классах выбор сужается. Помимо класса давления, заранее следует определить тип присоединения (фланцевое или под приварку), стандарт и тип уплотнительной поверхности фланца, материал корпуса для минимальной расчётной температуры и монтажное пространство для извлечения диафрагмы из сервисной камеры.

Как качество газа скажется на диафрагме и уплотнениях?

Газ, несущий жидкость или конденсат, пыль или коррозионные компоненты, может увеличить потребность в осмотрах из-за отложений и износа кромки диафрагмы, что возвращает к вопросу о частоте замены. В двухкамерных конструкциях эти условия могут влиять и на привод и уплотнительные поверхности, поэтому они входят в план обслуживания. Материал уплотнений выбирают с учётом среды и температуры; при работе с сероводородсодержащими средами материалы выбирают по требованиям NACE MR0175.

Соответствующие изделия EPS Leading и их диапазоны диаметров и классов давления

В семействе устройств EPS Leading, представленном на страницах продукции TLY Enerji, три конструкции соответствуют изделиям ниже. Диапазоны взяты из документов производителя; они относятся только к этим изделиям и не являются общими пределами технологии. Пригодность выбранного сочетания подтверждается на стадии проекта.

Устройства для замены диафрагмы EPS Leading: номинальный диаметр и класс давления ANSI (по документам производителя; в документах указаны диаметры 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 и 24 дюйма)

Ещё два замечания из документов влияют на выбор. Во-первых, по данным производителя, установленный meter1 можно модернизировать до meter2 без демонтажа с трубопровода; это даёт гибкость узлам, где сегодня достаточно однокамерной конструкции, но позже может понадобиться доступ к диафрагме без останова, а реализуемость подтверждается по диаметру, классу давления и состоянию существующего корпуса. Во-вторых, производитель рекомендует изготавливать измерительный трубопровод под конкретное устройство, что снижает неопределённость из-за несоосности. Неопределённость измерений и рабочая температура в этих документах не заданы фиксированными значениями и определяются условиями проекта.

Когда эти конструкции не подходят и другие ограничения

·         Двойная изоляция покрывает не все работы: Устройство с двойной изоляцией предназначено для доступа к диафрагме; для ремонта корпуса или замены его уплотнений участок трубопровода по-прежнему отсекают по процедуре объекта.

·         Устройство не заменяет стандарт изоляции: Даже инструмент выбора из HSG253 не применяется к изоляции трубопроводов, долговременной изоляции и ситуациям, где отказ изоляции может привести к катастрофическим последствиям, и не заменяет компетентного технического суждения.

·         Поток идёт, учёт стоит: В двухкамерной конструкции расход не вычисляется, пока диафрагма в сервисной камере; если неучтённый интервал не определён договором или методикой измерений, выбор двухкамерного устройства сам по себе проблему не решает.

·         Сочетания вне диапазона изделий: Например, у изделий из таблицы класс 2500# выше 12 дюймов не указан; такие потребности оценивают в рамках проекта, а не предполагают.

·         Процедура вне рамок статьи: Уравнивание, стравливание, последовательность клапанов, моменты затяжки и блокировка при замене диафрагмы под давлением определяются руководством производителя и утверждённой процедурой объекта.

·         Электроника оценивается отдельно: Устройство — механическое оборудование; пригодность подключаемых датчиков и вычислителей расхода для взрывоопасных зон оценивают отдельно по классификации зон узла.

Какие данные нужны для технической оценки

·         Диаметр трубопровода, расчётные давление и температура, минимальная расчётная температура; требуемый класс давления, тип присоединения и стандарт фланцев

·         Минимальный, номинальный и максимальный расход; сезонный профиль расхода и планируемые диаметры отверстий диафрагм

·         Ожидаемая частота осмотра/замены диафрагмы и результаты прошлых осмотров (отложения, износ, изгиб)

·         Наличие и пропускная способность байпаса или резервной измерительной линии; допускается ли договором неучтённый байпас

·         График плановых остановов и стоимость простоя и неучтённого времени для эксплуатации

·         Стандарт изоляции объекта: требуемая категория изоляции перед вскрытием камеры под давлением, требования к блокировке/маркировке и наряду-допуску, место отвода стравленного газа

·         Состав и качество газа: содержание H2S и CO2, жидкость/конденсат, пыль; наличие фильтра или сепаратора

·         Объём поставки измерительной линии, формирователя потока, датчиков и вычислителя расхода; тип и состояние существующего устройства, если оно есть

Часто задаваемые вопросы

Обеспечивает ли любое двухкамерное устройство двойное запирание с дренажом?

Нет. В стандартной двухкамерной конструкции сервисная камера отделена от линии одним запорным элементом. Двойное запирание с дренажом требует двух независимых барьеров и дренажной точки между ними — это признак конструкции с двойной изоляцией. Что требуется на вашем объекте, определяет ваш стандарт изоляции.

Если мы используем устройство с двойной изоляцией, нужны ли наряд-допуск и процедура изоляции?

Нужны. Схема DBB позволяет подтвердить изоляцию, но её правильное выполнение на площадке — идентификация, блокировка, проверка и контроль работ — по-прежнему ведётся по процедуре объекта.

Можно ли начать с однокамерного устройства и позже перейти на двухкамерное?

В некоторых семействах изделий — да; по документу EPS Leading, установленный meter1 можно модернизировать до meter2 без демонтажа. Реализуемость подтверждается по диаметру, классу давления и состоянию существующего корпуса.

Связанные страницы

·         Однокамерные устройства meter1 / HPmeter1: Характеристики изделий для точек учёта с байпасом или плановыми остановами.

·         Двухкамерные устройства meter2: Страница изделия для точек, где нужен доступ к диафрагме без остановки потока.

·         Устройства с двойной изоляцией meter2di: Конструкция с двойным запиранием и дренажом для объектов, требующих подтверждённой изоляции.

·         Блочные узлы учёта газа на базе диафрагм: Системный уровень: устройство вместе с измерительной линией, датчиками и вычислителем расхода.

·         Коэффициент бета и диапазон перепада давления: Решения по диапазону расхода и коэффициенту бета, от которых зависит частота замены диафрагмы.